Publicação
Defining dihydroartemisinin-piperaquine resistance pathways in the malaria parasite
| Resumo: | A terapia combinada à base de artemisinina (ACT) é o atual tratamento de primeira linha para a malária não complicada causada por Plasmodium falciparum. Neste tratamento de 3 dias, um derivado de artemisinina altamente eficiente, mas de ação rápida, é suplementado com uma droga de ação lenta e funcionalmente distinta para eliminar os parasitas restantes. Uma destas combinações é a dihidroartemisinina-piperaquina (DHA-PPQ), comumente implantada no Sudeste Asiático. Tal como acontece com outros antimaláricos, desenvolveu-se tolerância a esta combinação, ameaçando tanto o controlo como a profilaxia desta doença nesta região. Existem também preocupações crescentes relativamente à propagação desta tolerância a África, onde ocorrem 96% das mortes por malária. A nível molecular, a tolerância à artemisinina está associada a polimorfismos de nucleótido único no gene pfk13 de Plasmodium falciparum. Este gene codifica a proteína K13, uma proteína sinalizadora por ubiquitinação envolvida na regulação de várias vias do parasita, como a endocitose e o tráfego celular da hemoglobina dos eritrócitos do hospedeiro. Entre outros efeitos, estas mutações demonstraram diminuir a endocitose de hemoglobina pelo parasita. Como as artemisininas dependem do heme livre gerado durante a degradação da hemoglobina (como fonte de nutrientes para o parasita) para a sua ativação, estes mutantes apresentam ativação reduzida da droga, o que consequentemente diminui a eficácia do tratamento. A tolerância à piperaquina está associada a um aumento no número de cópias do gene pfpm2, que codifica as plasmepsinas II, proteases aspárticas envolvidas na degradação da hemoglobina. A sobre-expressão do gene pfpm2 pode aliviar o custo de fitness associado à degradação da hemoglobina resultante das mutações no gene pfk13. A combinação do número de cópias pfpm2 com SNPs no pfk13 foi encontrada em isolados clínicos, no entanto, o mecanismo exato e as implicações subjacentes a esta combinação ainda não são claros. Para obter um conhecimento mais profundo acerca destes marcadores moleculares de resistência e para explorar a potencial interação entre eles no aumento da resposta do parasita sob pressão seletiva das drogas, utilizamos o sistema CRISPR-Cas9 como uma ferramenta de engenharia genética. O nosso objetivo foi gerar linhas de parasitas recombinantes que combinassem SNPs no pfk13 e duplicações de pfpm2. No entanto, encontramos vários desafios durante a geração destes recombinantes e exploramos várias opções e alternativas para a solução destes problemas. O resultado da análise da resposta às drogas, do catabolismo da hemoglobina e do custo de fitness pode levar à revelação da complexa interação entre os fatores de resistência a DHA e a PPQ e à base molecular da resistência a múltiplas drogas. |
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| Autores principais: | Freitas, Bruno José Ferreira |
| Assunto: | CRISPR-Cas9 Edição genómica Malária Resistência a fármacos Drug resistance Genome editing Malaria |
| Ano: | 2024 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | A terapia combinada à base de artemisinina (ACT) é o atual tratamento de primeira linha para a malária não complicada causada por Plasmodium falciparum. Neste tratamento de 3 dias, um derivado de artemisinina altamente eficiente, mas de ação rápida, é suplementado com uma droga de ação lenta e funcionalmente distinta para eliminar os parasitas restantes. Uma destas combinações é a dihidroartemisinina-piperaquina (DHA-PPQ), comumente implantada no Sudeste Asiático. Tal como acontece com outros antimaláricos, desenvolveu-se tolerância a esta combinação, ameaçando tanto o controlo como a profilaxia desta doença nesta região. Existem também preocupações crescentes relativamente à propagação desta tolerância a África, onde ocorrem 96% das mortes por malária. A nível molecular, a tolerância à artemisinina está associada a polimorfismos de nucleótido único no gene pfk13 de Plasmodium falciparum. Este gene codifica a proteína K13, uma proteína sinalizadora por ubiquitinação envolvida na regulação de várias vias do parasita, como a endocitose e o tráfego celular da hemoglobina dos eritrócitos do hospedeiro. Entre outros efeitos, estas mutações demonstraram diminuir a endocitose de hemoglobina pelo parasita. Como as artemisininas dependem do heme livre gerado durante a degradação da hemoglobina (como fonte de nutrientes para o parasita) para a sua ativação, estes mutantes apresentam ativação reduzida da droga, o que consequentemente diminui a eficácia do tratamento. A tolerância à piperaquina está associada a um aumento no número de cópias do gene pfpm2, que codifica as plasmepsinas II, proteases aspárticas envolvidas na degradação da hemoglobina. A sobre-expressão do gene pfpm2 pode aliviar o custo de fitness associado à degradação da hemoglobina resultante das mutações no gene pfk13. A combinação do número de cópias pfpm2 com SNPs no pfk13 foi encontrada em isolados clínicos, no entanto, o mecanismo exato e as implicações subjacentes a esta combinação ainda não são claros. Para obter um conhecimento mais profundo acerca destes marcadores moleculares de resistência e para explorar a potencial interação entre eles no aumento da resposta do parasita sob pressão seletiva das drogas, utilizamos o sistema CRISPR-Cas9 como uma ferramenta de engenharia genética. O nosso objetivo foi gerar linhas de parasitas recombinantes que combinassem SNPs no pfk13 e duplicações de pfpm2. No entanto, encontramos vários desafios durante a geração destes recombinantes e exploramos várias opções e alternativas para a solução destes problemas. O resultado da análise da resposta às drogas, do catabolismo da hemoglobina e do custo de fitness pode levar à revelação da complexa interação entre os fatores de resistência a DHA e a PPQ e à base molecular da resistência a múltiplas drogas. |
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